DYNAMIKA STĘŻEŃ FOSFORU W WODACH ZBIORNIKÓW ODTWORZONYCH NA OBSZARACH WIEJSKICH

Transkrypt

1 Proceedings of ECOpole Vol. 1, No. 1/ Katarzyna SOBCYŃSKA-ÓCIK 1 DYNAMIKA STĘŻEŃ FOSFORU ODACH BIORNIKÓ ODTORONYCH NA OBSARACH IESKICH DYNAMICS OF PHOSPHORUS CONCENTRATIONS IN THE ATERS OF RECREATED RESERVOIRS IN RURA AREAS Streszczenie: Celem niniejszej pracy jest przedstawienie sezonowych zmian wartości stężeń fosforu oraz określenie obecnego stanu troficznego w wodach zrenaturyzowanych zbiorników wodnych, po 25 latach od ich odtworzenia. Koncentracja fosforu w analizowanym okresie badawczym w wodach wszystkich akwenów wskazuje wg kryteriów Nurnberga (1996) na ich politroficzny charakter. Stan badanych niewielkich jezior, funkcjonujących samoistnie w zlewniach rolniczych, po 25 latach po ich odtworzeniu można zatem ocenić jako niekorzystny. Słowa kluczowe: zbiorniki odtworzone, stężenia fosforu, eutrofizacja, politrofia aniedbane systemy melioracyjne coraz słabiej pełnią funkcje odwadniające, a zaniechanie uprawy prowadzi do zachwaszczenia oraz niekontrolowanego zakrzaczenia obszaru. edną z dróg prowadzących do racjonalnego wykorzystania takich obszarów jest renaturyzacja, tym bardziej, że na terenach tych często pozostają enklawy naturalnej roślinności hydrofilnej, kęp zadrzewień, które mogą stanowić podstawę do rozprzestrzeniania się występujących tam gatunków [1, 2]. Odtwarzanie zbiorników wodnych wydaje się więc najbardziej wskazaną i najefektywniejszą z punktu widzenia ochrony przyrody formą rekultywacji. est to bowiem przywracanie ekosystemów wodnych w miejscach ich naturalnego występowania w odróżnieniu od tendencji tworzenia nowych zbiorników sztucznych [3]. atem od momentu zaistnienia zaczynają one podlegać takim samym procesom jak zbiorniki naturalne. Oprócz czynników naturalnych, na kształtowanie się chemizmu wód limnicznych mają również duży wpływ oddziaływania antropogenne. Należy je utożsamiać z przemianami substancji organicznej wytworzonej w czasie użytkowania lądowego oraz z odprowadzaniem do zbiorników różnego rodzaju spływów powierzchniowych zasobnych w biogeny oraz depozycją w strefie brzegowej. ich wyniku skład chemiczny wód zbiornika może ulec daleko idącym przeobrażeniom i degradacji, szczególnie na terenach wiejskich [4]. Szczególną uwagę poświęca się związkom fosforu, w największym stopniu odpowiedzialnym za przyspieszoną eutrofizację zbiorników wodnych. est ona szczególnie groźna dla zbiorników wód stojących, gdyż przy znacznym jego zaawansowaniu powoduje daleko idące niekorzystne zmiany w ekosystemie, łącznie z pojawieniem się zakwitów glonów planktonowych [5]. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie sezonowych zmian wartości stężeń fosforu oraz określenie obecnego stanu troficznego w wodach zrenaturyzowanych zbiorników wodnych po 25 latach od ich odtworzenia. 1 Katedra Melioracji i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet armińsko-mazurski w Olsztynie, pl. Łódzki 2, Olsztyn, tel , ksw@uwm.edu.pl

2 234 Katarzyna Sobczyńska-ójcik Materiał i metody badań Badane zbiorniki znajdują się w sąsiedztwie miejscowości Sętal, w gminie Dywity, usytuowanej w centralnej części Pojezierza Olsztyńskiego. Badaniami objęto 3 małe bezodpływowe zbiorniki wodne oznaczone numerami 442, 443 i 444, których głębokość nie przekracza 2,5 m. lewnia zbiornika 442 wynosi 16,7 ha i tylko jej zachodnia część jest użytkowana rolniczo. biornik 443 ma największą spośród badanych zlewnię, zajmującą 29,2 ha. Grunty orne stanowią tutaj 60% całej powierzchni zlewni, natomiast pozostałą część stanowią nieużytki i zakrzaczenia. Powierzchnia zlewni zbiornika 444 wynosi 4,9 ha i jest użytkowana w całości rolniczo, grunty orne obsiewane były w 2005 r. rzepakiem, a w 2006 r. pszenżytem. Omawiane zbiorniki wodne w wyniku kompleksowych prac melioracyjnych zostały osuszone pod koniec XIX wieku r. w wyniku przeprowadzonych regulacji stosunków wodnych planowo odtworzono zbiornik 443, natomiast pozostałe dwa napełniły się wodą samoistnie kilka lat później jako efekt podniesienia się poziomu wód gruntowych w zlewni. Próbki wody do analiz laboratoryjnych pobierano raz w miesiącu w latach i oznaczano w nich P og (po mineralizacji) P-PO 4 kolorymetrycznie z molibdenianem amonu i chlorkiem cyny(ii) jako reduktorem. Sezonową zmienność obliczono, stosując następujący podział pobranych próbek: zima (I-III), wiosna (IV-VI), lato (VII-IX), jesień (X-XII). Podziału takiego dokonano na podstawie temperatury powietrza i wody w okresach pobierania próbek. yniki i ich omówienie oda niewielkich, odtworzonych, jezior objętych badaniami charakteryzowała się znaczną zmiennością sezonowych wartości parametrów fizykochemicznych (tab. 1). Charakterystyczne było przede wszystkim znaczne pogorszenie warunków tlenowych w okresie zimowym (średnio 26,3% nasycenia) oraz przesycenie wody tlenem w sezonie letnim (przeciętnie 119,4%). Taki stan świadczy o dużym tempie obiegu materii w ekosystemie i jest wskaźnikiem zwiększonej trofii zbiorników. Taka zmienność była obserwowana we wszystkich badanych zbiornikach w obu latach objętych badaniami. Przeciętna roczna wartość nasycenia wody tlenem kształtowała się w badanych zbiornikach na poziomie 82%. Charakterystyczne było również obniżenie potencjału redoks w sezonie letnim oraz znaczna zmienność wartości tego wskaźnika w cyklu rocznym przy jednocześnie stosunkowo niewielkich wahaniach odczynu. miany warunków tlenowych i potencjału redoks miały wyraźny wpływ na koncentrację związków fosforu w wodzie badanych zbiorników. Średnie stężenie fosforu całkowitego w wodzie jest dobrym wskaźnikiem umożliwiającym określenie zaawansowania procesów eutrofizacji jezior. mienność sezonowa koncentracji fosforu dla okresu 2 lat pozwala na stwierdzenie podobieństwa pomiędzy zbiornikami 442 i 444 oraz odmiennego charakteru silniej zeutrofizowanego akwenu 443. stężeniach P og charakterystyczny dla obiektów o niższym poziomie trofii był wzrost średniej koncentracji w okresie zimowym oraz niewielka zmienność w pozostałej części roku (rys. 1). wodzie zbiorników 442 i 444

3 Dynamika stężeń fosforu w wodach zbiorników odtworzonych na obszarach wiejskich 235 występowały również objawy spadku zasobów wolnych jonów 3 PO4 w sezonie wegetacyjnym w wyniku intensywnego pobierania przez roślinność wodną (rys. 2). jawisko to zarysowało się jednak na poziomie stężeń większym niż wartość 0,01 mg P-PO 4 dm 3, uważana za granicę limitowania produkcji pierwotnej [6]. Odmienny charakter wykazywał obiekt 443, charakteryzujący się większym od pozostałych zbiorników poziomem trofii, mierzonym średnimi koncentracjami fosforu w wodzie. zbiorniku tym maksima zasobności w fosfor przypadały na okres wiosenny i letni (odpowiednio 0,466 i 0,385 mgp dm 3 ) i związane były z masowym zakwitem glonów fitoplanktonowych. Koncentracja fosforu fosforanowego, również największa w okresie wiosny i lata (0,128 i 0,174 mg P-PO 4 dm 3 ), wyraźnie wskazuje na stan skrajnego przeżyźnienia omawianego obiektu. Przy tak dużych koncentracjach można już mówić o całkowitym zaniku mechanizmów samoregulacji poziomu produkcji pierwotnej za pośrednictwem dostępności fosforu w środowisku. Tabela 1 Sezonowa zmienność parametrów fizykochemicznych w wodzie badanych zbiorników wodnych skaźnik Tlen rozpuszczony [mg O 2 dm 3 ] Nasycenie tlenem [%] Potencjał Redoks [mv] Pora roku Punkt badawczy / rok ,60 2,99 4,07 5,46 3,78 2,61 10,43 11,97 7,82 9,04 9,67 8,50 10,19 11,10 11,79 9,13 9,47 9,25 12,19 8,63 11,73 9,35 13,06 8,02 9,10 8,67 8,85 8,24 8,99 7,09 26,7 105,8 122,6 97,1 88, ,1 126,8 123,8 75,9 86, ,9 77,6 141,6 90,8 84, ,9 91,9 107,4 80,1 79, ,4 99,8 116,3 100,8 86, ,7 90,7 104,5 69,4 70,0 okresie 2 lat obserwacji średnia koncentracja fosforu ogólnego była bardzo zbliżona w zbiornikach 442 i 444 i wynosiła odpowiednio 0,235 i 0,228 mg P dm 3. Dużo większe stężenie odnotowano w zbiorniku 443 wynoszące 0,342 mg P dm 3 co może być spowodowane charakterem jego zlewni. śród badanych obiektów jedynie w zlewni tego zbiornika występują zabudowania gospodarcze. ażnym aspektem jest to, że powierzchnia zlewni tego zbiornika jest największa, co zwiększa potencjalne zagrożenie spływów biogenów do wód (rys. 1). Średnie stężenie fosforu fosforanowego w zbiorniku 443 wynosiło 0,105 mg P-PO 4 dm 3 i było trzykrotnie większe niż w wodzie zbiornika 444, gdzie miało wartość 0,034 mg P-PO 4 dm 3 (rys. 2). asobność badanych akwenów w P og i P-PO 4, która przedstawia się następująco: 443 > 442 > 444, ma odniesienie do powierzchni zlewni, wynoszących odpowiednio 29,2 ha > 16,7 ha > 4,9 ha. Ponadto należy zwrócić uwagę, że podczas 2-letniego okresu badawczego największe (średnie) koncentracje fosforu ogólnego

4 236 Katarzyna Sobczyńska-ójcik i fosforu fosforanowego stwierdzono w zbiorniku 443, co może być efektem rolniczego użytkowania zlewni (60% stanowią grunty orne) i występującej tam zabudowy. Rys. 1. Średnie sezonowe stężenia fosforu ogólnego [mg P dm 3 ] z lat w wodzie zbiorników 442, 443 i 444 Rys. 2. Średnie sezonowe stężenia fosforu fosforanowego [mg P-PO 4 dm 3 ] z lat w wodzie zbiorników 442, 443 i 444 Koncentracja fosforu w analizowanym okresie badawczym w wodach wszystkich akwenów wskazuje wg kryteriów Nurnberga (1996) na ich politroficzny charakter. ynika to ze sposobu użytkowania terenów otaczających i polimiktycznego typu limnologicznego związanego z ich morfometrią.

5 Dynamika stężeń fosforu w wodach zbiorników odtworzonych na obszarach wiejskich 237 nioski 1. Badania przeprowadzone w zrenaturyzowanych zbiornikach wodnych wykazały, że wykształciły się one jako zbiorniki silnie zeutrofizowane (politroficzne). Ich stan przeżyźnienia wynikał z dużych koncentracji fosforu (średnio od 0,228 do 0,342 mg P dm 3 ). 2. Największym poziomem trofii (0,342 mg P dm 3 ) charakteryzował się zbiornik, którego zlewnia ma największą powierzchnię 29,2 ha. Przemieszczaniu się tego składnika do wód sprzyja duży udział gruntów rolnych, przekraczający 60% oraz zabudowa gospodarcza. 3. Stwierdzone zmiany stężeń fosforu w wodach badanych zbiorników świadczą o silnym wpływie warunków atmosferycznych na przemiany fosforu: biokumulacji, akumulacji w osadach i uruchamiania. iteratura [1] ędryka E. i Kamińska A.: Możliwości renaturyzacji zmeliorowanych dolin rzecznych wyłączonych z produkcji rolnej na przykładzie obiektów Rudnia, Małynka, Tyniewicze. yd. IMU, Falenty [2] Koc., Glińska-ewczuk K., Nowicki. i Sidoruk M.: Koncepcja Renaturyzacji jeziora Ardung - problemy środowiskowe. esz. Probl. Post. Nauk Rol., 2005, 506, [3] Pawlaczyk P., ołejko., armaczek A. i Stańko R.: Poradnik ochrony mokradeł. yd. ubuskiego Klubu Przyrodników, Świebodzin [4] Molenda T. i Nitkiewicz A.: Stan i antropogeniczne zmiany jakości wybranych antropogenicznych zbiorników wodnych Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego. Inż. Ekol., 2005, 12, [5] Stachowicz K.: Migracja wodna składników pokarmowych ze zlewni rolniczych. Człowiek i Środowisko, 1995, 19(1), [6] Nurnberg G.K.: Trophic state of clear and colored, soft- and hard-water lakes with special consideration of nutrients, anoxia, phytoplankton and fish. akes and Reservoir Manage., 1996, 12, DYNAMICS OF PHOSPHORUS CONCENTRATIONS IN THE ATERS OF RECREATED RESERVOIRS IN RURA AREAS Summary: The aim of this work is to present seasonal changes of phosphorus concentration values and what is the trophic condition in the waters of renaturised reservoirs, after 25 years since their restoration. The phosphorus concentration in the analysed research period in the waters of all reservoirs according to Nurenberg's criteria (1996) indicates their polytrophic character. The condition of the researched small lakes, functioning independently in agricultural catchments, 25 years after their restoration can be evaluated as unfavourable. Keywords: restored reservoirs, phosphorus concentration, eutrophication, polytrophy